Yeni Bakış Açıları, Karbinin Bir Sensör Olarak Evrensel Uygulanabilirliğini Gösteriyor

Gelecekteki malzemelerin tasarımı için, maddenin atomik ölçekte nasıl etkileşime girdiğini anlamak önemlidir. Bu kuantum mekaniksel etkiler, elektriksel, manyetik, optik veya elastik özellikler gibi maddenin tüm makroskobik özelliklerini belirler. Bilim insanları deneylerde, ışığın maddeyle etkileşime girdiği Raman spektroskopisini kullanarak numunelerin atom çekirdeklerinin titreşimsel öz durumlarını belirler.

Dokuz yıl önce, Viyana Üniversitesi'ndeki Thomas Pichler'in araştırma grubu, bilim camiasını şaşırtacak şekilde, karbon nanotüplerde karbon atomlarından oluşan doğrusal bir zincir olan karbini ilk kez stabilize etmeyi başardı. Şimdiye kadar sadece bir tüpte bulunan karbini, yarı iletken teknolojisi için elzem olan kontrol edilebilir elektronik özelliklere sahiptir ve çekme dayanımı açısından bilinen en güçlü malzeme olabilir. Ekip, deneylerinde, yaygın açıklayıcı modele uymayan ve o zamanlar tamamen yanlış anlaşılan beklenmedik bir sistem durumu gözlemledi.

Araştırmacılar şimdi bu açıklanamayan sistem durumuna daha yakından baktılar. Sadece makine öğrenimindeki son gelişmeler sayesinde uygulanabilen yenilikçi bir teorik model kullanarak, laboratuvarlarda gözlemlenen zincir ve nanotüp arasındaki ilk başta paradoksal görünen yeni etkileşimler için bir açıklama bulabildiler. Nature Communications'da yayımlanan çalışmanın baş yazarı, Viyana Üniversitesi'nden Emil Parth, "Zincir ve nanotüp elektronik olarak izole edilmiş ve dolayısıyla elektron alışverişinde bulunmuyor olsalar da, iki nanoyapının titreşimleri arasında beklenmedik derecede güçlü bir bağlantıya maruz kalıyorlar" diye açıklıyor. Başka bir deyişle, karbin ve nanotüp birbirleriyle elektronik olarak iletişim kurarken, aynı zamanda klasik anlamda elektronik olarak izole edilmişlerdir. Bu kuantum mekanik titreşim bağlantısı genellikle ihmal edilebilir düzeydedir, ancak bu özel durumda zincirin içsel elektronik özellikleri ve yapısal dengesizliği nedeniyle olağanüstü derecede güçlüdür.

Zinciri bu kadar ilginç kılan şey, dış etkilere güçlü bir şekilde tepki vermesidir. Bu nedenle, onu çevreleyen nanotüp ile güçlü bir şekilde etkileşime girer. Yeni çalışma, bu etkileşimin şaşırtıcı bir şekilde tek taraflı olmadığını, çünkü karbinin nanotüpün özelliklerini de değiştirdiğini, ancak daha önce varsayıldığından farklı bir şekilde olduğunu gösteriyor. Viyana Üniversitesi'ndeki araştırma grubunun başkanı Thomas Pichler, "Karbinin dış etkilere duyarlılığı, gelecekteki malzemelerde ve cihazlarda nanoskalada temassız optik sensör olarak potansiyel uygulaması için çok önemlidir, örneğin ısı taşıma ölçümleri için yerel sıcaklık sensörü olarak," diye sonuca varıyor.

KAYNAK: https://www.chemeurope.com/en/news/1186360/exotic-vibrations-in-new-materials.html